En la generación de altos armónicos, ¿cómo podemos determinar la anchura del láser (duración)? Digamos que tengo un pulso láser gaussiano con intensidad $10^{14} \:\rm W/cm^2$ centrado en una longitud de onda de 800 nm, interactuando con un átomo de potencial de ionización = 16 eV. ¿Cuál es la duración adecuada del láser y por qué? Supongo que hay que utilizar la relación de incertidumbre, pero ¿cuál es $\delta \omega$ en este caso?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
No puedes es un parámetro libre, y puede tomar un montón de valores diferentes: desde el régimen de uno o pocos ciclos, digamos, si quieres hacer la compuerta de longitud de pulso al régimen de 100fs si quieres trabajar con las propiedades espectrales de tu HHG y no te importa tanto tener un pulso de attosegundo aislado.
Hay algunos límites, por supuesto (no puedes ir más corto que uno o dos ciclos de tu IR, y si vas mucho más largo que 100fs tendrás problemas para obtener la intensidad requerida a menos que tu energía de pulso sea muy alta) pero dentro de esos límites, tienes un amplio espectro de opciones de longitud de pulso que afectará a las características de la radiación emitida de muchas maneras, y depende del diseño experimental para elegir una longitud de pulso de conducción que sea adecuada para la ciencia que quieres hacer (¡y para tu presupuesto! los pulsos de pocos ciclos no son baratos en equipo, personal o tiempo).
Y, dicho esto, hay son algunos requisitos duros sobre el ancho de banda del láser, en el sentido de que si se quiere soportar una longitud de pulso $\Delta \tau$ y el controlador de infrarrojos debe tienen un ancho de banda no inferior a $$ \Delta \omega \gtrsim \frac{2\pi}{\Delta\tau} $$ para soportar ese pulso. Por ejemplo, si el oscilador láser y el amplificador (CPA) funcionan con medios de ganancia de Ti:Sa, el ancho de banda estará limitado a unos 150-200 nm, es decir, unos 600 THz, lo que supone un límite duro de unos 10 fs en la longitud del pulso, es decir, unos cuatro ciclos de ancho completo a la mitad del máximo.
Se trata de una restricción física inamovible, y eso significa que si se quiere ir más abajo y llegar a pulsos de conducción IR de pocos o un solo ciclo, se necesita más ancho de banda. Para ello, se suele utilizar la modulación autofásica en una fibra óptica de núcleo hueco llena de gas, en la que se utilizan procesos ópticos no lineales de tercer orden en la fibra para aumentar el ancho de banda hasta el punto de que pueda soportar los pulsos de pocos ciclos que se desean, seguido de una compensación extremadamente cuidadosa del chirp añadido para comprimir el pulso hasta su longitud de pulso limitada por Fourier.
